GLUTAMIN

PENDAHULUAN

Glutamine adalah asam amino non esensial yang berlimpah pada tubuh manusia dan salah satu asam amino yang bisa secara langsung melewati sawar darah otak. Pada keadaan katabolik pada cedera dan sakit, glutamine menjadi “conditionally-essential” (memerlukan tambahan dari makanan atau supplemen). Glutamine telah diteliti dalam 10 sampai 15 tahun ini dan hasilnya sangat baik untuk kondisi kritis, cedera, trauma, luka bakar, kanker dan penyembuhan luka pada pasien–pasien paska operasi. Kekurangan glutamine mempunyai efek negatif terhadap integritas fungsional dari usus dan menyebabkan immunosupresi. (Arifin, 2009)

Defisiensi glutamin selanjutnya akan berakibat pada rapuhnya pertahanan tubuh terhadap invasi mikroorganisme yang pada akhirnya akan semakin memperberat kondisi pasien. Pada pasien dengan penyakit kritis, glutamin memegang peranan penting dalam   menjaga integritas mukosa usus dan sebagai aktivator sistem imun di saluran cerna. Hal ini penting untuk mencegah translokasi mikroorganisme dan endotoksin serta menggiatkan sel-sel imun agar siap menghadap infeksi. Glutamin dibutuhkan oleh sel-sel yang aktif membelah diri seperti sel-sel imun dan enterosit Selain itu glutamin juga berperan sebagai precursor antioksidan endogen (glutation) yang dapat memproteksi jaringan dari radikal bebas yang dihasilkan pada fase iskemik maupun fase reperfusi pasca iskemik. (Arifin, 2011)

 DEFINISI GLUTAMIN

Glutamin adalah asam amino yang berperan sangat penting dalam proses metabolisme dan digunakan oleh usus dan sistem imun sel sebagai bahan bakar. (Mahan, 2008).

Glutamin adalah satu dari 20 asam amino yang memiliki kode pada kode genetik standar. Rantai sampingnya adalah suatu amida. Glutamin dibuat dengan mengganti rantai samping hidroksil asam glutamat dengan gugus fungsional amina. (BPOM RI, 2008)

Glutamin merupakan asam amino bebas yang sangat banyak ditubuh manusia. Glutamin merupakan asam amino yang secara nutrisi non esensial, mempunyai lintasan biosintesis yang pendek. Glutamin terdiri atas 5 atom karbon dan 2 atom nitrogen, satu dari glutamat dan yang lainnya dari ammonia. (Arifin, 2011).

Slide1Glutamine adalah salah satu asam amino yang penting dan berperan dalam fungsi fisiologis, sebagai bahan bakar untuk enterocytes, sebagai substrat untuk glukoneogenesis pada ginjal, limfosit, dan monosit, substrat pada metabolisme protein dalam respon infeksi, inflamasi, dan cedera otot. (Kulkarni, 2005).

METABOLISME GLUTAMIN

Glutamine dibentuk dari Glutamic Acid dan amoniak pada reaksi pembentukkan energy dengan dikatalis oleh glutamine syntetase.

Glutamic acid + NH3 –>  glutamine (dibantu enzim glutamine syntetase)

Glutamine memilki konsentrasi pada otot skeletal dan membuat lebih dari 60% pool asam amino skeletal muscle. (Kulkarni, 2005)

Glutamin disintesis dalam sitosol di banyak jaringan, tetapi dimetabolisme oleh enzim glutaminase di mitokondria dan digunakan dalam jumlah yang besar pada jaringan yang tidak mensintesisnya, dan hal ini yang menjadi kunci pentingnya glutamin dalam metabolisme. Glutamin penting untuk menjaga integritas dan fungsi metabolisme pada jaringan yang aktif seperti sel-sel pada sistem imun tubuh yang menunjukkan ketergantungannya terhadap glutamin. Biosintesis glutamin dari glutamat dikatalisis oleh enzim glutamin sintetase, dimana nitrogen akan ditambahkan pada glutamat. Glutamin sintase adalah suatu enzim mitokondria yang terdapat dalam jumlah yang banyak di jaringan ginjal. Sintesis ikatan amida pada glutamin berlangsung dengan menggunakan reaksi hidrolisis satu ekuivalen ATP menjadi ADP dan Pi. Glutamin juga dapat disintesis dari asam amino rantai cabang seperti isoleusin, leusin, dan valin. Pada proses katabolisme protein dan asam amino, alanin dan glutamin akan dipecah dari otot rangka dan masuk ke dalam sirkulasi darah. Alanin merupakan pembawa nitrogen di dalam plasma yang akan diekstraksi di hati, sedangkan glutamin akan diektraksi di dalam usus dan ginjal. Kedua organ ini selanjutnya akan mengubah glutamin menjadi alanin dalam jumlah yang bermakna. Alanin selanjutnya menjadi substrat bagi glukoneogenesis dihati setelah mengalami transaminasi menjadi pyruvat. (Arifin, 2011)

Slide2Glutamine memegang peranan penting dalam pintalan interorgan dari nitrogen dan karbon dan telah terlihat sebagai energy oksidatif utama untuk pembelahan sel seperti enterosit dan limfosit. Sebagai tambahan, glutamine adalah substrat penting untuk menghasilkan ammonia oleh ginjal, yang merupakan prekursor untuk pembentukan purin dan pirimidin, serta memegang peranan penting dalam regulasi sintesis protein. Glutamine merupakan suatu asam amino non-esensial yang konsentrasi intraselulernya lebih tinggi dari asam amino lainnya. Glutamine dilepaskan dalam jumlah yang besar dari otot rangka dengan berperan sebagai pembawa dan donor penting dari nitrogen. (Arifin, 2009).

Slide3

Glutamine tidak dapat dipisahkan dari otot karena otot selain dapat melepaskan piruvat dan laktat untuk glukoneogenesis dalam suatu proses yang disebut dengan siklus cory. Otot juga melepaskan glutamine dan alanin. Asam amino ini dapat dideamainasi atau ditransaminasi mejadi bentuk α ketoglutarat atau piruvat dan masing-masing dikonversi menjadi oksaloasetat dan kemudian menjadi glukosa. Selama puasa yang panjang, ginjal membutuhkan ammonia untuk mengeluarkan produk asam metabolic. Derivate glutamine dari otot digunakan untuk tujuan ini dan deaminasi glutamine (α ketoglutarat) dapat kemudian digunakan untuk memproduksi glukosa. Sehingga selama starvasi produksi glukosa oleh ginjal meningkat dan produksi oleh hati menurun. (Mahan, 2008).

Slide4Peningkatan pengeluaran glutamine dari otot rangka selama sepsis memiliki berbagai fungsi (lihat gambar dibawah). Glutamine mrupakan sumber energi bagi sel sistem kekebalan yang membelah dengan cepat. Glutamin dapat berfungsi sebagai donor nitrogen untuk membentuk purin, NAD+, serta fungsi biosintetik lain yang penting untuk pertumbuhan dan pembelahan sel. Peningkatan pembentukan asam metabolik dapat menyertai stress seperti sepsis, sehingga terdapat peningkatan penggunaan glutamine oleh ginjal. (Mark, 2000).

Slide5Penelitian menunjukkan bahwa glutamin sangat penting untuk kesehatan dan pemeliharaan saluran usus. Pada kenyataannya, usus, dan khususnya usus kecil, adalah pengguna terbesar glutamin dalam tubuh. Para enterosit usus menyerap glutamin dari lumen usus dan aliran darah. Mitokondria sel usus kemudian mengkonversi glutamin menjadi glutamat, dan kemudian menjadi alpha-ketoglutarat, yang digunakan dalam siklus Krebs untuk produksi ATP. (Nick, 2002).

FUNGSI GLUTAMIN

Glutamin berperanan dalam pembentukan kolagen (lewat sintesis prolin), nukleotida (lewat sintesis pirimidin serta purin) dan fosfolipid. Ketiga unsur ini sangat penting dalam pembuatan sel-sel yang baru, termasuk sel-sel kulit. Selain itu, glutamin akan memberikan alfa-ketoglutarat yang masuk ke dalam siklus Krebs sebagai bahan bakar oksidatif bagi sel-sel yang memperbanyak diri dengan cepat. Karena itu, glutamin akan mempercepat penggantian atau perbaikan jaringan pada bagian tubuh yang aus atau rusak karena sakit maupun cedera, termasuk kulit. (BPOM RI, 2008)

 Selain itu, glutamine juga berfungsi untuk:

  1. Meregulasi sintesis purine, pirimidine, dan nukleotida yang merupakan material genetic
  2. Sebagai substrat untuk glukoneogenesis, menstimulasi hati untuk mensintesa glikogen dan sebagai prekursor untuk sintesis glukosamin, glutathion, dan arginin.
  3. Sebagai transporter atom karbon (C) dan nitrogen (N) antar organ dan antar sel, dimana glutamin membawa nitrogen dari tempat yang kadar amonia tinggi ke jaringan yang membutuhkan nitrogen untuk membentuk asam amino, nukleotida, dan urea.
  4. Mencegah terjadinya asidosis di ginjal serta berperan dalam regulasi cairan intraseluler di otot rangka.
  5. Bahan bakar utama untuk proses pembelahan sel seperti enterosit dan limfosit
  6. Merupakan komponen yang penting pada pembentukan glutation yang merupakan antioksidan yang berfungsi memproteksi jaringan dari cedera yang diakibatkan senyawa radikal bebas.
  7. Glutation juga membantu ginjal untuk mengekresikan urea dan acid load. Kadar glutation pada pasien-pasien rawatan Intensive Care Unit (ICU) berkorelasi dengan kadar glutamin dan glutamat. Glutamin telah dibuktikan dapat memproteksi sel enterosit melalui aktifasi Heat Shock Protein 70 (HSP 70), sebagai prekursor arginin, penyedia suplai adenosine triphospat dalam sel dan memproteksi sel dengan cara mendegradasi protein-protein yang rusak.
  8. Berperan dalam proteksi sel mukosa dan meningkatkan fungsi imun. (Arifin, 2011).

PERAN GLUTAMIN SEBAGAI SISTEM IMUN

Dari penelitian-penelitian diketahui bahwa glutamin dapat melindungi sel-sel, jaringan dan organ tubuh dari stres dan cidera melalui mekanisme berikut, yaitu membatasi aktifasi NF (nuclear factor)-κB, menjaga keseimbangan antara sitokin pro dan anti inflamasi, menurunkan akumulasi dari neutrofil, meningkatkan integritas sel mukosa usus serta fungsi sel imun, dan ekspresi dari Heat Shock Protein yang ditingkatkan. Glutamin akan meningkatkan kadar glutation di jaringan, yang akan berperan mencegah aktivasi dari NF-κB dan meningkatkan kapasitas dari antioksidan. Peran glutamin pada penanganan sepsis adalah   melalui proteksi terhadap integritas sel mukosa usus sehingga perpindahan mikroorganisme dan endotoksin ke pembuluh darah dapat dicegah. Selain itu glutamin menggiatkan sistem imun, meningkatkan akivitas sel limfosit untuk bersiap-siap menghadapi infeksi. (Arifin, 2011)

 Glutamin biasanya dianggap sebagai asam amino nonesensial. Namun, studi terbaru telah memberikan bukti bahwa glutamin dapat menjadi “conditionally-essential” selama kondisi peradangan seperti infeksi dan cedera. Glutamin sangat penting untuk proliferasi sel, yang dapat bertindak sebagai bahan bakar pernapasan dan hal itu dapat meningkatkan rangsangan fungsi sel kekebalan tubuh. Studi sejauh ini telah menentukan pengaruh konsentrasi glutamin ekstraseluler terhadap proliferasi limfosit dan produksi sitokin, aktifitas makrofag fagositik ditambah sekresi dan pembunuhan bakteri neutrofil.Limfosit, makrofag dan neutrofil memainkan peran penting dalam respon kekebalan dan inflamasi. Limfosit matang bersirkulasi kembali melalui darah dan getah bening melalui jaringan limfoid dalam keadaan yang relatif stabil sampai dirangsang untuk berproliferasi, misalnya, infeksi bakteri atau virus. T-Limfosit diperlukan untuk merangsang makrofag dan aktivitas B limfosit terutama melalui produksi regulator sitokin . B-Limfosit memproduksi dan mengeluarkan antibodi sebagai respon untuk merangsang antigen. (Newsholme, 2001)

 Pentingnya glutamin untuk fungsi sel-sel kekebalan in vitro:

1. T-Limfosit.

Fungsi utama dari T-limfosit in vivo berpoliferasi dalam merespon rangsangan antigen, untuk menghasilkan sitokin yang penting untuk penyebaran respon imun dan meningkatkan pengaturan reseptor sitokin secara spesifik pada permukaan T-sel, yang selanjutnya akan meningkatkan proliferasi. Konsentrasi glutamin ekstraseluler muncul untuk mengatur T-limfosit proliferasi , tingkat produksi interleukin (IL) – 2 dan ekspresi reseptor IL-2.

 2. B-Limfosit.

Diferensiasi B-limfosit dalam mensintesis anti bodi dan mensekresi sel berhubungan dengan glutamin dan secara signifikan meningkatkan konsentrasi glutamin fisiologis. Efek diferensiasi B-limfosit tidak dapat diperoleh dari asam amino lain.

 3. Lymphokine-activated killer cells (LAK cells)

Glutamin telah dilaporkan membantu potensi LAK-cells untuk membunuh sel target. Dapat disimpulkan bahwa kekurangan glutamin membatasi jumlah sel aktif yang dihasilkan untuk menanggapi stimulus.

 4. Makrofag.

Macrofag adalah sel yang terdeferiensi terakhir yang telah kehilangan kemampuan untuk membelah. Tetapi, macrofag adalah sel yang aktif untuk proses metaolis fagositosis, pinocytosis, sekresi protein, sekresi radikal bebas (superoksida dan nitrit oksid), produksi eicosanoid, daur ulang membrane, dan sintesis. Semua proses ini terkait dengan fungsi keseluruhan dari makrofag, untuk menghancurkan benda asing melalui paparan radikal bebas dan enzim hidrolitik, antigen presenting sel ke T-Limfosit dan aktivasi limfosit melalui sekresi sitokin. Ketersediaan Glutamin mempengaruhi up-take fagositik dari dinding sel jamur.

 5. Neutrofil dan monosit.

Sebuah studi terbaru oleh Furukawa et al. (2000) dalam Newsholme (2001) menunjukkan bahwa neutrofil dan monosit yang diperoleh dari pasien selama periode 7 hari setelah operasi gastrointestinal. Pasien merespon penambahan glutamine meningkatkan aktivitas fagosit dan laju produksi superoksida (radikal bebas kunci yang diperlukan untuk membunuh bakteri) pada dosis tertentu. Penambahan glutamine berfungsi untuk meningkat fagositosis neutrofil dan monosit serta produksi superoksida.

Metabolisme glutamin pada saat Infeksi

Slide6

Gambar 6 menunjukkan metabolism glutamine pada kondisi normal dan sepsis. Dalam kondisi normal glutamine yang berasal dari otot dan paru-paru diprioritaskan untuk usus dibandingkan untuk sistem imun dan liver. Tetapi, pada kondisi adanya infeksi yang menimbulkan sepsis maka glutamin lebih banyak berasal dari otot dibandingkan paru-paru dan diprioritaskan untuk sistem imun dan liver dibandingkan untuk usus. (Karinch, 2001).

SUMBER-SUMBER GLUTAMIN

Sumber L-Glutamin, dapat diperoleh dari berbagai sumber pangan alami yaitu sumber protein nabati, ground nut (sejenis kacang, tapi bukan kacang tanah), kacang hijau, dan sumber protein hewan, seperti ikan, ayam atau daging sapi. Dalam kacang kedelai, Kandungan Glutamin merupakan senyawa yang diperlukan untuk pembentukan glutation yang bersama-sama sulfur dari makanan seperti bawang putih akan membentuk glutation sulfhidril (GSH). GSH berperanan dalam pembentukan enzim glutation peroksidase (GPx) yang merupakan salah satu pertahanan tubuh terhadap oksidasi yang berlebihan. (BPOM RI, 2008)

 Glutamine ditemukan banyak pada makanan yang tinggi protein, seperti daging, ikan, kacang-kacangan, dan dairy product. Pada sayuran hanya terdapat pada sayuran kubis dan bit yang mentah, karena dalama pemasakan dapat merusak glutamine. Di dalam kubis mengandung suatu zat yang tidak diketahui tetapi zat itu merupakan komponen yang aktif ketika dicerna dan diserap di saluran cerna, menstimulasi produksi dari TNF α dan IL-1, yang sangat penting sebagai antivirus, anti tumor, dan imunoregulatori serta respon terhadap inflamasi. Kubis mengandung glucosinolates dan merupakan makanan yang sangat jelas manfaatnya dalam mengoptimalkan fungsi kekebalan tubuh. (Nick, 2002).

SUMBER GLUTAMINSumber Glutamin

KESIMPULAN

  1. Glutamine adalah asam amino non esensial yang berlimpah pada tubuh manusia dan salah satu asam amino yang bisa secara langsung melewati sawar darah otak
  2. Pada pasien dengan penyakit kritis, glutamin beperan penting dalam   menjaga integritas mukosa usus dan sebagai aktivator sistem imun di saluran cerna untuk mencegah translokasi mikroorganisme dan endotoksin serta menggiatkan sel-sel imun agar siap menghadap infeksi.
  3. Glutamine dibentuk dari Glutamic Acid dan amoniak pada reaksi pembentukkan energy dengan dikatalis oleh glutamine syntetase.
  4. Glutamin berperan penting dalam pembentukan kolagen, pembentukan glutation, sebagai bahan bakar utama proses pembelahan sel, transporter atom C dan N antar organ dan antar sel, meregulasi sintesa material genetic (purin, pirimidin, dan nukleotida), dan mencegah terjadinya asidosis di ginjal serta berperan dalam regulasi cairan intraseluler di otot rangka.
  5. Pada kondisi normal glutamin yang berasal dari otot dan paru-paru diprioritaskan untuk usus dibandingkan untuk sistem imun dan liver. Tetapi, pada kondisi adanya infeksi yang menimbulkan sepsis maka glutamin lebih banyak berasal dari otot dibandingkan paru-paru dan diprioritaskan untuk sistem imun dan liver dibandingkan untuk usus.
  6. Glutamine banyak ditemukan pada makanan yang tinggi protein, seperti daging, ikan, kacang-kacangan, dan dairy product. Pada sayuran hanya terdapat pada sayuran kubis dan bit yang mentah.

 DAFTAR PUSTAKA

Arifin, Hasanul. 2009. Glutamin. Medan: Majalah Kedokteran Nusantara, Vol. 42 No. 1, Maret 2009.

Arifin, Hasanul. 2011. Peran Glutamin Pada Pasien Dengan Penyakit Kritis. Medan: Medicinus Scientific Journal of Pharmaceutical Development and Medical Application Vol. 24, No.3, Edition July 2011.

Badan POM RI. 2008. Glutamin. Jakarta: Jurnal Naturalkos. Vol. 3/ No. 9 November, 2008.

Karinch, A.M. et al. 2001. Glutamine Metabolism in Sepsis and Infection. USA:American Society for Nutritional Sciences. J. Nutr. 131: 2535S–2538S, 2001.

Kulkarni, C. ,K.S Kulkarni and B.R Hamsa. 2005. L-Glutamic Acid and Glutamine: Exciting Molecules of Clinical Interest. New Delhi, India : Indian J. Pharmacology Vol 37 issue 3; page 148-154.

Mahan, L. Kathleen and Stump, Sylvia Esscot. 2008. Krause’s Food and Nutritional Therapy Edition 12. Canada : Elsevier Inc. page ; 67,512,524.

Newsholme, Phillips. 2001. Glutamine Metabolism : Nutritional and Clinical Significance “Why is L-Glutamine Metabolism Important to Cell of The Immune System and Health, Postinjury, Surgery or Infection?”. Ireland, UK : Departement of Biochemistry, University College of Dublin. Journal of Nutrition page 2515S-2522S.

Nick, Gina L. 2002. Impact of Glutamine Rich Foods on Immune Function. Wincousin, USA : Medical Properties in Whole Foods page 148-154.

———————————

(By Yetti, Risda, Farida, Nova n Madita –> Students of Nutritional Science Program, Faculty of Medicine, Brawijaya University)

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s